موضوع: دلیل بد کار کردن موتور در دورهای پایین با کمشافت ریسی

مهمترین اتفاقاتی که با نصب میل سوپاپ های ریسی می افته کم شدن گشتاور در دورهای پایین , بد کار کردن در دور آرام IDLE و بعضا شنیدم که مشکلات کامپیوتر ( یعنی استفاده از کامپیوتر معمولی و ستاپ نشدن با CAMSHAFT جدید )

این اتفاقات بیشتر در موتور های دور بالا و موتور هایی که از تعداد سوپاپ بیشتر بهره می برند به وجود می یاد . یه مثال می زنم شاید بتونم منظورمو برسونم .
یه جارو برقی یا حالا یه دستگاهی که وکیومی رو بوجود می یاره در نظر بگیرید . اگر شیلنگ جاروبرقی دارای قطر کمتری باشه خاک و آتاشغال رو با قدرت بیشتر می کشه . مثلا با قطر 4 سانت . حالا همین جارو برقی رو با شیلنگ با قطر 10 سانت در نظر بگیرید . آیا همون مکش رو داره ؟ البته با کوچک تر بودن از یه حدی , مسئله محدودیت حجم هوای ورودی در یک تایم مشخص بوجود میاد.
اتفاقی هم که برای موتور در دور آرام می افته تقریبا همینه .
همین مکش و هموای ورودی کم مخصوصا در سیستم های قدیمی تر , مثلا با وبر , این اتفاق می افتاد که ضرایب سوخت و هوا درست و کافی نبود . و مسئله دیگه بوجود اومدن لگ در دور آروم بود.
همون اتفاقی که با تکنولوژی های قدیمی توربو می افته

خوب حالا تکنولوژی پیشرفت کرده و سیستم های Variable valve timing و lift control ها خیلی از این اتفاقات رو حل کرده

اما تئوری دیگه ای که بود و فکر می کنم که الان هم استفاده می شه این بود که بدون استفاده از سیستم های متغییر , بیان یه میل سوپاپ بسازن که علاوه بر امکانات میل سوپاپ های ریس , در دور آروم هم دارای گشتاور بهتر و بهتر کار کردن موتور باشه( نسبت به وضعیت قبلی )

این روش به این صورته که به صورت مجازی بیان varible valve timing رو پیاده سازی کنن .
طراحی به این صورت هستش که اختلاف در زمان باز شدن سوپاپ 1 با 2 بوجود بیارن . ایده ای که پشت طراحی هست اینه که باز شدن اول یک سوپاپ باعث می شه که مخلوط با چگالی و سرعت بیشتری وارد محفظه بشه ( با توجه به کوچک تر بودن مجرای ورودی نسبت به باز بودن 2 سوپاپ ) و با باز شدن سوپاپ دوم , مخلوط ( سیال حالا هرچی ) با سرعت بیشتری وارد محفظه احتراق می شه

وقتی موتور رو طراحی میکنند و میخوان سیستم سوپاپ و تغذیه و تخلیه رو طراحی کنند میان و به این نگاه میکنند که این موتور چه استفاده ای داره.
مثلا بری یه ژنراتور استفاده میشه یا برای یه اتومبیل مسابقه ای،سیستمهای صلب،یعنی اوونهایی که مقدارشون بر اساس شرایط نمیتونن تغییر کنند،به خاطر این مشکل یک نواختی باید طوری طراحی بشن تا بهترین راندمان رو در اوون دورهایی که ما میخوایم بدن،و البته قابلیت های موتور هم شرطه،مثلا بنزینی یا دیزلی و ابعاد و....ولی این که ما چی بخوایم از موتور یکی از مهم ترین مسایل طراحی سوپاپ ها و میل بادامک و منیفولد های دود و هواست.
برای یه موتور استاندارد دور پر استفاده مثلا در حدود 2500 تا 5000 هست و مثلا میان میانگین این رو میگیرن 3700 سیستم سوپاپ رو طوری طراحی میکنند که توی دور 3700 بهترین راندمان رو داشته باشن،یعنی چی؟
آوانس سوپاپ ها همونطور که میدونید هم مفید هستند (چون اجازه ی بهتر پر شدن و خالی شدن سیلندر رو میدن) و هم مضر (چون با آوانس و ریتارد ها فشار احتراق از دست میدیم و همینطور چیزی مثل زمان قیچی میتونه باعث کشیدن مجدد دود داخل سیلندر بشه).
بنا بر این میان و میگن در این دور3700 جرم سوخت و هوای مورد نیاز و دود خروجی چقدره،و آوانس ها و ریتاردها رو طوری طراحی میکنند تا هم به بهترین نحو سیلندر تخلیه و پر بشه و هم اتلاف ها و کارهای مضر در حد اقل باشه.
به این دور میگن دور بهینه ی موتور.
وقتی میل بادامک مسابقه ای میبندیم روی موتور ،این میل بادامک دور بهینه رو به دورهای بالاتری میبره،چون موتور توی مسابقات توی دورهای بالاتری کار میکنه دیگه،یکی از دلایل این که با نصب هدرز یا همین میل بادامک مسابقه ای و امثال اینها دور ماکس گشتاور به دورهای بالاتری میره هم همینه،تقریبا میشه گفت اصلا دلیلش همینه.
خوب موتوری که دور بهینش از دور آرام خیلی فاصله داره مطمعا در دورهای پایین بد کار میکنه،و حتی ممکنه گشتاور تولیدیش توی دورهای پایین از حالت استاندارد هم پایین تر باشه.
سیستم سوپاپ متغیر هم به خاطر جلوگیری از همین وارد کار شد تا دور بهینه هم با تغییر دور موتور تغییر کنه.
نتیجه ی نهایی این شد که سیستم های سوپاپ و حالت منیفولد ورودی و خرجی بر اساس دورپر کاربرد طراحی میشن (همون دور بهینه) ،یعنی توی این دور اتلاف های فشار و دما در حد اقل و مزایا و کمک های مفیدشون در حد اکثر باشه و این که چطور این کارو میکنند ،هرکدوم از این قطعات باید جدا بررسی و آسیب شناسی بشن،و با نصب میل بادامک مسابقه ای دور بهینه میره بالاتر و توی دورهای پایین موتور از بهینه بودن بیشتر فاصله میگیره.

مثلا همین سیستم سوپاپ مسابقه ای رو بخوایم بگیم،به قول خودتون زمان لیفتش یا همون مدت زمان باز بودنش بیشتره، توی دورپایین جرم دود خروجی کمه،درسته که بهتر تخلیه میشه ولی به خاطر زیاد بودن زمان باز بودن توی زمان قیچی مقداری از دود برمیگرده،یا توی تراکم مقداری از سوخت و هوا باز دوباره برمیگرده داخل منیفولد و همینطور در انتهای مرحله ی قدرت مقدار بیشتری از فشار از دست میره،چون زمان باز شدن سوپاپ دود به زمان جرقه نزدیک تر میشه،ولی توی دورهای بالا که جرم ماده مورد نیاز و ماده ی تولیدی بیشتر میشه و جرقه هم آوانس تر میشه ،محسناتش بیشتر میشه و مضراتش کمتر.

ببینید در دور پایین چون سرعت پیستون کمه با یه زاویه باز بودن معمولی(پراید در حالت استاندارد 246 درجه و 5 میلیمتر لیفت)راحت مکش میکنه و نرم کار میکنه
اما تو دور های بالای 4000 و 5000 این زمان باز بودن و لیفت نسبت به سرعت پیستون کم میشه یعنی راندمان حجمی تو این دورها میاد پایین
دلیل این هست که چون پیستون با سرعت خیلی زیاد حرکت میکنه اینرسی هوا در مقابل جابه جاییش مقاومت ایجاد میکنه.
حالا برای اینکه این مشکل حل بشه میان زمان و لیفت رو بیشتر میکنن که فرصت سیلندر برای پر شدن بیشتر بشه
پیستون وقتی با سرعت پایین میاد هوا با تاخیر وارد میشه که دلیل همون اینرسی هوا هست
اینم یادتون باشه که تو دور های 5000 قدرت موتور حدود نصف و با بالاتر رفتن کاهش پیدا میکنه
که دلیل فقط پر نشدن سیلندر هست
حالا اگه یه میل سوپاپ برای مثال 265 درجه با لیفت 9 میلیمتر باشه راندمان حجمی تو دور های بالای مثلا 4000 (بستگی به مشخصات داره) بیشتر میشه
حالتی که پیش میاد:
پیستون مکش کرده و به نقطه مرگ پایین اومده حالا که داره میره بالا هنوز هم خلا داخل سیلندر زیاد و با بالا رفتن پیستون هنوز هوا داره وارد سیلندر میشه(مثلا 70 درجه بعد نقطه مرگ پایین) اینجوری هوای بیشتر وارد سیلندر شده و همچنین هوای بیشتری متراکم میشه.اسب بخار میره بالا (حدود 10 تا 30 درصد بستگی داره)
خب رسیدیم سره اصل مطلب
اگه میل سوپاپ ریسی داشته باشیم چون سرعت پیستون کمه و با توجه به لیفت بیشتر در دوره پایین سیلندر پر شده
موقعی که تو دوره پایین پیستون میره بالا چون زمان باز بودن زیاد هست هوا دوباره به مانیفولد بر میگرده در نتیجه مخلوط کمتر متراکم میشه, تراکم کمتر کاهش قدرت و کشش و همچنین بد کار کردن تو دوره پایین و ایجاد میکنه.که حدود 10 تا 30 درصد ضعیف میشه.

میل سوپاپ ریسی باز شدن مثلا سوپاپ هوا رو آوانس میکنه، خب تا اینجا تقریبا همه اتومبیل ها سوپاپ هواشون آوانس باز میشه، یعنی توی هر موتوری به قول شما قبل از اینکه مکش ایجاد شه یعنی قبل از نقطه مرگ بالایی سوپاپ هوا باز میشه (بسته شدنش یه عالم دیگه ای داره که کشیده میشه به میل سوپاپ های vvti ) . حالا میل سوپاپ ریس این باز شدنو آوانس تر و بسته شدنو ریتاردنر میکنه که باعث میشه توی دور پایین که جریان هوا سرعت نداره و اختلاف فشار کم هست قسمتی از هوا برگرده تو منیفولد . این باعث میشه راندمان حجمی بیاد پایین.
حالا توی دور پایین سوپاپ هوا قبل از مکش پیستون بسته نمیشه، این اتفاق فقط توی یک سری موتور های خاص میافته که سوپاپ هوا یا خیلی زود بسته میشه یا خیلی دیر (یعنی یا خیلی قبل مکش یا خیلی بعد از مکش تو مرحله تراکم) که اون موتور ها اکثرا توربو شارژ و مجهز به میل سوپاپ های vvti هستند

ويژگي اصلي ميل سوپاپ ريس چيه؟
اينكه سوپاپ هاي ورودي و خروجي در لحظه رسيدن پيستون به نقطه مرگ (بعد از مرحله احتراق) OVERLAP دارند
يعني در يك بازه زماني كوتاه، هر دو باز هستند

در لحظه مرگ، دود با سرعت زياد خارج ميشه
مخلوط سوخت و هوا هم پشت سوپاپ منتظر پايين رفتن پيستون و ورود به سيلندره
در دورهاي بالا، چون سرعت خروج گازها از اگزوز بالاست، يه خلأ نسبي در مسير اگزوز ايجاد ميشه
به اين خلأ ميگن Back Pressure
اون همپوشاني سوپاپ ها در دورهاي بالا باعث ميشه اون خلأ مخلوط سوخت و هوا رو قبل از پايين اومدن سيلندر، به داخل سيلندر بكشه
چون در دور بالا، به قدري سيلندر سريع مياد پايين، كه مخلوط سوخت و هوا فرصت كافي براي ورود كامل به سيلندر نداره
و اين كمك مي كنه به ورود مخلوط بيشتر به داخل سيلندر

در دور پايين، اون خلأ نسبي وجود نداره
چون سرعت خروج گاز از اگزوز چندان بالا نيست
و گاز به صورت پالس هايي از اگزوز ميره بيرون
كه خود اين پالس ها يه انعكاس و برگشتي ايجاد مي كنند
كه اين برگشت بازدهي رو كم مي كنه
وقتي هنوز سوپاپ دود بسته نشده، اون پالس برعكس مخلوط سوخت و هوا رو پس ميزنه
همين باعث ميشه مقدار مخلوط ورودي به سيلندر از كنترل خارج بشه
ضمن اينكه اين پالس فشار و دماي هواي داخل منيفولد رو نوسان ميده
همين باعث ميشه سنسورها سيگنال هاي نوساني ايجاد كنند
و همين باعث ميشه كاركرد موتور از حالت نرم خارج بشه
مصرف سوخت هم زياد ميشه
گشتاور موتور در دور پايين به شدت افت مي كنه

سيستم هاي سوپاپ متغير ابداع شدند تا پارامترهاي زير رو در دورهاي مختلف تنظيم كنند:
Valve Time
Valve Timing
Valve Lift
(دو تاي اولي با هم فرق داره)
برخي از اين سيستم ها، صرفا يك يا دو پارامتر رو تنظيم مي كنند؛ برخي هم هر سه پارامتر رو تنظيم مي كنند
انگار كه موتور در دور پايين داراي ميل سوپاپ عادي و در دور بالا داراي ميل سوپاپ ريس هست